非駆動自由度の陰表現を含んだ重心ヤコビアンによる脚型ロボットの全身協調反力操作

摘要

本稿では，ロボットと環境との接触による構造変化を含んだ一般的な形で，この問題の厳密な解法，および重心に全質量が集中したモデルに基づく近似解法を与える．大自由度を持つ脚型ロボットでは，理論上の困難さと共に計算コストという実装上の問題も生じるが，近似モデルはこれを低減し，同時に反力に課せられる力学的制約の直哉的な扱いを可能にする．質量集中モデルの運動を関節運動に還元するために，特に接地状態ごとに異なるベースリンクの非駆動な運動に関する拘束条件を陰に含む形で重心ヤコビアンを導出し，駆動関節の運動のみによる重心運動の表現を可能にする．これに速度分解法［25］を適用することで，全関節の協調と反力(ZMP)操作の両立が達成される．さらに，近似モデルにおいて無視された角運動量の影響を吸収し，高精度なZMP操作を実現するための加速度補正法を提案する．最後に，提案手法を用いた制御器設計の例を具体的に示し，シミュレーションおよび実験によってその有効性を確認する．